電気工学

電子工学および電気工学の専門家、学生、および愛好家のためのQ&A

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電気生理学におけるノイズ低減戦略
細胞からの電気信号を記録するとき(皿の中、または生きている人間や動物の体内)、1つの大きな問題は、信号対雑音比を高めることです。 これらの信号は通常10uV〜100mVの範囲であり、ナノアンペアのオーダーの電流を生成できる非常に低い電源で生成されます。 多くの場合、対象の信号は1Hz〜10KHzの範囲内にあります(ほとんどの場合、10Hz〜10KHz)。 事態を悪化させるには、通常、周囲に必要な多くのノイズ生成ツールがあります(診療所では、これらは他の監視、診断および治療機器であり、これらは他の監視、科学機器です)。 ノイズの影響を減らし、S / N比を高めるために、次のような一般的に適用されるルールがいくつかあります。 可能であれば、非常に高い入力インピーダンスとかなり低い電圧増幅、または電圧増幅なしの電流増幅器(ヘッドステージと呼ばれることも多い)を使用します。信号源(ボディ)に非常に近い。 ソース(記録電極)を第1段のアンプ(ヘッドステージ)に接続するには、シールドのないワイヤを使用します(信号の容量性歪みを避けるため)。 グランドループを回避する 可能な場合は、差動増幅器を使用します(周囲の電磁源からの誘導ノイズをキャンセルするため)。 ファラデーケージと接地シールド(通常はアルミ箔)を常に使用して、信号ソースとそれに接続されているもの(本体、機器など)を覆います。 適切なフィルターなしでこれを行うことはできません(通常、信号に応じて1Hzから300Hzまでの10KHzのハイカットとローカット) メインノイズ(さまざまな国では50Hzまたは60Hz)に乗ることができず、信号がその範囲をカバーしている場合にのみ、Humbug http://www.autom8.com/hum_bug.htmlのようなアクティブフィルターを使用できます 私の質問は、私が逃した他の提案はありますか?これらの提案のいずれかが流れているか、間違っていますか? 通常、この分野の人々(私のような)は電気工学の正式な教育を受けておらず、時には適切な証拠なしに教師から生徒に世代から世代へと伝わる神話があります。これはこれを修正する試みです。 編集: -可能であれば、バッテリー、またはポンプ、マイクロドライブ、監視デバイスを含むすべてのデバイスで非常に適切に調整された電源を使用します(コンピューターの主電源にフィルターを配置することもできますが、これは通常深刻な問題ではありません)。

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Z変換から派生したPID実装の利点は何ですか?
このような多くのPIDの記事を見てきましたが、一般的なPID方程式のZ変換を使用して、ソフトウェア(またはこの場合はFPGA)に実装できるクレイジーな差分方程式を導き出します。私の質問は、PhDなしの従来のはるかに直感的なPIDに対して、そのような実装の利点は何ですか?型の実装?後者の方が理解しやすく、実装も簡単です。P項はストレート乗算であり、積分はランニングサムを使用し、微分は現在のサンプルから前のサンプルを減算することによって推定されます。Integral Windup保護などの機能を追加する必要がある場合、それは単純な代数です。Integral Windup保護または他の機能を差分型アルゴリズム(上記のリンクなど)に追加しようとすると、はるかに複雑になるようです。そのような実装を使用する理由はありますか?「私は楽しいのにZ変換をするのが好きな悪い尻」タイプの自慢する権利以外にありますか? 編集:私がリンクしたPHDの記事なしのPIDは、積分項に連続和を使用し、微分項に連続するサンプル間の差を使用するより単純な実装の例です。確定的な方法で固定小数点演算を使用して実装でき、必要に応じてリアルタイムの時定数情報を計算に含めることができます。基本的に、Z変換メソッドの実用的な利点を探しています。私はそれがどのように速くなるか、またはより少ないリソースを使用する方法を見ることができません。積分の累積和を保持する代わりに、Zメソッドは前の出力を使用し、前のPおよびD成分を減算するように見えます(計算により積分和に到達します)。だから、誰かが私が見逃している何かを指し示すことができない限り、私はそれらが本質的に同じであるというAngryEEのコメントを受け入れます。 最終編集:回答いただきありがとうございます。私はそれぞれについて少し学んだと思いますが、結局のところ、Angryはそれが好みの問題であるという点で正しいと思います。2つの形式: e(k−2)=e(k−1)、u(k)=u(k−1)+Kp(e(k)−e(k−1)+KiTie(k)+KdTi(e(k)−2e(k−1)+e(k−2))u(k)=u(k−1)+Kp(e(k)−e(k−1)+KiTie(k)+KdTi(e(k)−2e(k−1)+e(k−2)) u(k) = u(k-1) + K_p(e(k) - e(k-1) + K_i T_i e(k) + \frac{K_d}{T_i}(e(k)-2e(k-1)+e(k-2)) u (k − 1 )= u (k )e(k−2)=e(k−1),e(k−1)=e(k)e(k−2)=e(k−1),e(k−1)=e(k) e(k-2) = e(k-1), \quad e(k-1) = e(k) u(k−1)=u(k)u(k−1)=u(k) u(k-1) = u(k) または のu (K )= Kのp個の E (K )+ K I T iが …

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独自のUSBガジェットを作成する方法を学びたい
私はしばらくの間、他の人のもののためにLinuxキャラクターデバイスドライバーを書いてきました。新しい趣味を見つけたいのですが、自分のUSBギズモを作成するという考えは本当にすてきです。 いくつかのLED、サーボ、およびステップモーターを制御できることに興奮しています。自分で新しいことを学び、最終的に何かがうまくいったときの興奮を本当に楽しんでいます。本格的なMCプログラミングは行っていませんが、私のやり方は知っています。 誰でも完全な初心者に役立ついくつかのキットを推奨できますか?理想的には、次のとおりです。 Linuxフレンドリー 国際的に出荷可能(現在アジアに住んでいます) ブレッドボードキットを提供する 時間があれば、他の人のサイトの回路図や部品リストを含むプロジェクトへのリンクをいただければ幸いです。私は例から勉強したいのですが、良い例です。だから私はここで尋ねています。 私の最終的な目標は、降雨から平均デシベル、光レベルまで、すべてのデータコレクターを作成することです。これが以前に尋ねられた場合は申し訳ありませんが、検索(およびタグの検索)を行いました。

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「エレクトロニクス用スターターキット」-何を購入しますか?
私は電子の世界に戻るためにいくつかのものを買うつもりです。 抵抗器アソートキットから始めます。最も一般的なコンデンサとトランジスタを含むキットを購入する必要があります...何を購入しますか? [新しいコンポーネントを購入することなく、ウェブ上に回路図がある多くのものを作成するために購入したい] 重複した質問からの内部マージ。現在は閉じています。参考のための要約: 日常の発明者向けの電子機器 ...コンデンサ、トリマー、抵抗器、ポット、ダイオード、トランジスタ、LED、レーザーダイオード、タイマー(555など)、インダクタ、IC、一般的なマイクロチップ、センサーの多く(温度、ガス、放射、光、音、動きなど) )センサーのような部分(セレンチップのような)、およびその他の多くの... ...混inとした発明者のために。

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KiCAD-ワイヤーを接続したコンポーネントの移動と回転
私はKiCADの主要な初心者であり、Eagleでいくつかのことをやっていますが、フットプリントをスキーマから分離するのが好きです。 しかし、私が驚いたことの1つは、コンポーネントを移動または回転させても、ワイヤ接続が接続されたままになったり、奇妙な角度にならないことです。 配線を保持するために、Gまたは右クリックして選択することでコンポーネントを移動できることは知っていますDragが、それはもはや直角にとどまり、あらゆる方向に動き始めません。それを回避する方法はありますか? 第二に、ワイヤ接続を維持しながらコンポーネントを回転させる方法はありますか?
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グランドプレーンを本当にアナログ部分とデジタル部分に分割する必要がありますか?
卒業プロジェクトの一環として、最初のPCBを設計しようとしています。もちろん、最初のステップとして、できるだけ多くを学ぼうとします。私がこの3部の記事を見つけた研究の一部は、必要ではなく、場合によってはグラウンドプレーンをアナログとデジタルの部分に分割することさえ有害であることを示唆しています。これは教授から学んだことと矛盾しています。また、このサイトのグラウンドプレーン/プールに関係するすべてのスレッドを読みます。大多数はこの記事に同意しますが、分割地板を支持する意見がまだいくつかあります。例えば https://electronics.stackexchange.com/a/18255/123162 https://electronics.stackexchange.com/a/103694/123162 PCB設計の初心者として、誰が正しいか、どのアプローチを取るべきかを判断するのは混乱を招き、難しいと感じています。それでは、グランドプレーンをアナログ部分とデジタル部分に分割する必要がありますか?つまり、PCBカットまたはDGNDとAGNDに別々のポリゴンを使用する(接続されていないか、1点で接続されている)物理的な分割を意味します おそらく、私の将来のPCBに合わせた推奨事項を作成できるようにするために、それについて説明します。 PCBはEagle => 2レイヤーの無料版で設計されます PCBは、リチウム電池のテストと正確な測定(電流と電圧)用です。ボードは、Raspberry Piからデジタルインターフェイス(GPIO / SPI(40 kHz))経由で制御されます。ボードには3つのデータコンバーター(AD5684R、MAX5318、AD7175-2)があり、デジタル側にはビルド済みRTCモジュール用のコネクターがあります。アナログ電源は、オンボードのLT3042電圧レギュレータ(5.49 V)を介した外部安定化電源から供給されます。さらに、LT6655B 5 V電圧リファレンスがあります。アナログ部分は基本的にDC回路であり、実際にHFのみがADCの内部16 MHzマスタークロックです。 デジタル3.3 V(主にデジタルインターフェイスの給電用)は、Raspberry PIから供給されます。したがって、2つのグランド接続があります。外部電源とRaspberry Piのデジタルインターフェイスです。 これに関連する別の質問:図3を参照して、デジタルインターフェイスからのリターン電流が正しい接地接続に流れることを確認するにはどうすればよいですか(2つあることを思い出してください)。 追加の懸念:配電回路は高感度測定を妨げる可能性がありますか?最下層の電源をルーティングすることでそれらを分離していましたが、モノリシックグランドプレーンの場合はもはや良い考えではありません そして、私はまだ質問しています:下部のモノリシックグランドプレーンと上部の信号/コンポーネント層を多かれ少なかれ仮定して、バイパスコンデンサのマイナス側をグランドプレーンに接続する最良の方法は何ですか?

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ブラシレスモーターとステッピングモーターの違い
私はブラシレスモーターとステッピングモーターの動作原理を理解していると思いますが、その違いについて少し混乱しています。ブラシレスDCモーターは非常に基本的なステッピングモーターですか?適切に制御すれば、ブラシレスDCモーターをステッピングモーターとして動作させることができますか?そうでない場合、それらはどのように異なりますか? エレクトロニクス初心者の場合、ステッピングモーターとDCブラシレスモーターの類似点と相違点を強調できますか?

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垂直スルーホール抵抗を回避する理由は何ですか?
私はPCBのレイアウトに取り組んでおり、いくつかのプルアップ抵抗を含める必要があります。私が取り組んでいるボードは概念実証であり、おそらく1つ(および2つを注文)だけで十分でしょう。そうは言っても、私はボード領域を小さくしたいと思います。さらに、改訂を容易にするためにスルーホールコンポーネントを使用しています。 これらのプルアップ抵抗器を垂直に取り付けると、代わりに水平に取り付けるのではなく、スペースとコストを節約できます。ただし、商業製品または工業製品では、垂直に取り付けられた抵抗器はほとんど見られません。したがって、前もってコストを節約できるとしても、垂直抵抗の使用は避けるべきですか? 私の質問への答えをGoogle検索すると、私はこれらの二つのリンクに出くわした: http://www.head-fi.org/t/162556/any-reason-why-i-shouldnt-use-resistors-vertically ます。http: //www.proaudiodesignforum.com/forum/php/viewtopic.php?f=6&t=90 コンセンサスは、次の理由により、垂直抵抗器はあまり人気がないということです。 自動挿入マシンは、垂直抵抗器を使用することはできません(または使用することは好ましくありません)。ボードを自分ではんだ付けするので、これは私にとっては問題ではありません。 水平に取り付けると、ストレスがより軽減されます。私のボードはコンセプトを証明するために光を使用するだけのエンクロージャで安全なので、これも問題ありません。 見落としている他の理由はありますか?確かに、最新のデザインのほとんどは、SMTコンポーネントを使用しており、さらに少ないスペースを占有しています。私の特定の状況に対する最善の答えが、SMTコンポーネントを分解してハンダ付けすることを学ぶことである場合、水平抵抗器がより人気がある理由についての背景知識が欲しいです。

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伝送線路の反射。非数学的な説明が欲しい
私は免許を取得したラジオのアマチュアであり、伝承回線やフィーダーの終端で何が起こるかについて、民俗的な都市神話からMaxwell-Heavisideの方程式に至るまで、さまざまな説明が当惑しています。結局、彼らはすべて同じことをすることを理解します(または、そうするべきです、完璧にしゃべります)が、何も起こっていないことに感動しません。 私は図が好きなので、負荷での電流と電圧の(グラフィカルな)フェーザの観点からの答えが最も適しています。たとえば、ラインを下るステップパルスは、開回路終端で2倍の電圧を発生させるのでしょうか。短絡時の電流についても同様です。そして、ラインのインダクタンスとキャパシタンスによって反射ステップはどのように生成されますか? すべての数学を習得することなく、「子供への嘘」を言わずに、誰でも助けることができますか?

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パワーSMD MOSFETに適切なヒートシンクを提供するためにPCB上で必要な銅の面積をどのように決定しますか?
IRFR5305PBFパワーMOSFET(http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irfr5305pbf.pdf)を使用して負荷をオンにする予定です。Rthsa <29 C / Wの外部ヒートシンクが必要であると判断しました。 <29 C / Wの熱抵抗を提供するために必要なPCB上の銅の面積を決定するにはどうすればよいですか? GoogleとIEEEデータベースで検索しようとしましたが、記事ではこの計算方法が明確に示されていません。 編集:私は、上部と下部に1オンスの銅、内部層に0.5オンスの銅を持つ4層PCBを使用しています。
29 pcb  heat  heatsink  thermal  copper 

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ステートフル要素の出力がQという名前になることが多いのはなぜですか?
論理回路図では、論理ゲートと組み合わせ回路の入力と出力に名前を付けるためのさまざまな規則を見てきました。しかし、ラッチなどのステートフル要素フリップフロップしばしば私は、抽象との接続がある疑いがあるQ.呼ばれる彼らの「状態」を持つ有限状態マシン「状態」は、多くの場合、うまくとしてQを指摘された理論計算機科学、からの(私はそう尋ねましたそれらも :-) しかし、なぜ人々はこの特定の手紙を選んだのですか?


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常にLEDに直列の抵抗を使用すると、多くのエネルギーが無駄になりませんか?
照明にLEDを使用するスキームで、LEDに抵抗を入れるのが非常に一般的である理由を長い間考えていましたが、この質問の答えが理由を説明しているようです。(LEDの電流を制御してLEDが焼けないようにする最も簡単な方法です。) それでも、これは大きな問題ではありませんか?これらの抵抗器は多くの電力を浪費しませんか?実際に他の実用的な解決策はありませんか? UPD:私が受け取ったすべての良い答えが与えられた質問の合理的な更新は、典型的な照明アプリケーションで抵抗器から熱で失われる電力量を示すためにいくつかの数値を提供することですか?(ほとんどの答えは、電力損失は非常に小さいので、それは問題ではないということです。誰もが実際の数字を取得して、その答えを固めればよいと思います。興味のある人。)
29 led  resistors 

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なぜGSMがスピーカーをバズさせるのですか?
多数のインターネットリソースに基づいて、スピーカーワイヤはアンテナのように機能し、近くの携帯電話から送信された信号を拾い上げて、スピーカーをバズさせます。しかし、私はそれを本当に買っていません... 3.5 mmスピーカーケーブルは1 Vを伝送するように設計されています。PCスピーカーが3.5 mmジャックから直接電力を供給される古いセットアップを見てきました(そして、ボリュームを私の設定はまったく高くありませんでした)。携帯電話のラジオから放出される微小なEMは、変動する1 V信号で動作するように設計されたスピーカーシステムに、このような大きなブザー音を発生させることができますか?EMが受信アンテナで数マイクロボルト以上を生成することは想像できませんでした。私が間違っている? ありがとう。 更新-ライン出力の電圧を1 Vに修正(コメントを参照) 更新 しましたが、GSMは2 Wで送信するようです。送信された電力が重要であることを示す回答の一部を検証するために、その図で健全性チェックを行いたいと思います。私の物理学はかなり錆びていますが、試してみます... 線源周辺のEM放射の強度は次のとおりです。 I=P4πr2I=P4πr2I = \frac{P}{4\pi r^2} したがって、送信GSMモジュールから約2 m離れた、長さ2 m、幅0.2 mmのワイヤ(これがワイヤの有効な近似値であることを願っています)があるとします。 次に、P=2W,I=39mWm2P=2W,I=39mWm2P = 2 W, I = 39 \frac{mW}{m^{2}} それにワイヤーの表面積を掛けます(0.2 mm * 2 m) 線に沿った全EM電力は、16である。μWμW\mu W さっき言ったように、かなり錆びていますが、これは正しくありませんか?これは、何とか増幅されずにその音を生成するのに本当に重要ですか?おそらく信号は共鳴しますか?または、サウンドカードに直接干渉しますか?
29 noise  speakers  gsm 

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無線塔または送電線からエネルギーを盗む
この回答から:近くの無線塔または送電線からどれくらいのエネルギーを収穫できますか?どの回路を使用しますか?生産者や他の消費者がそれを目立たせるために、どれだけ吸収する必要がありますか? 私はたくさんの物語、噂、逸話をオンラインで見ますが、事実と参考文献がもっと欲しいです。

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